JP6436829B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、処理容器内のダストが、成膜対象に付着することを防止する成膜装置に関する。

一般的な成膜装置としては、例えば、減圧空間において、成膜源から成膜材料を蒸発あるいは飛散させて、飛翔する成膜材料を成膜対象の表面に成膜する蒸着装置やスパッタリング装置がある。このような成膜装置においては、成膜対象への成膜を行うたびに、成膜対象外の成膜室の内部にも成膜材料が付着して、膜が形成される。形成された膜が厚く成長すると、剥離してパーティクルとなり、成膜対象に悪影響を与える。

このため、成膜室の内部は定期的に清掃する必要がある。以下、このようなパーティクルを含み、スパッタリング粒子よりも大きく、成膜対象に悪影響を与える塵や埃等の物質をダストと呼ぶ。ダストの大半は、パーティクルと考えてよい。

特開２００３−７３８０１号公報

しかし、成膜室の内部は大きな装置に固定された狭い領域であり、その壁面等を清掃することは、必ずしも容易ではない。これに対処するため、防着板を配置し、この防着板に成膜材料を付着させることによって、成膜室の内壁に成膜材料が付着することを防止している場合がある。この場合、成膜材料が付着した防着板を交換、清掃することにより、成膜室の内部をある程度清浄にすることができる。

但し、成膜室の内壁であっても、防着板であっても、形成された膜が剥離すれば、ダストは発生する。つまり、堆積して膜となった成膜材料は、過度に厚くなると膜応力が増加する。すると、成膜時の熱収縮等に、ターゲット交換時の大気暴露での吸湿等が加わることによって、界面ストレスが密着力を超過して、膜剥離が発生する。剥離した膜は、結局、細かいダストとなって浮遊することになる。

このようなダストが成膜対象に付着すると、ピンホールなど成膜品質の不良の原因となる。しかし、かかる厚膜の形成、大気暴露による膜剥がれを完全に防止することはできない。しかも、浮遊したダストがどのように落下するかは予測できず、これを成膜室内で捕捉することは困難である。

また、成膜装置においては、成膜効率を上げるために、複数の成膜対象を循環移動させ、成膜源に対向する位置を通過させながら、一括して成膜する技術が開発されている。しかし、成膜対象が移動する場合には、落下するダストとの接触の可能性も高まる。さらに、落下したダストが成膜対象の移動とともに移動する部材等との衝突により戻って、成膜対象に付着する可能性もある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、成膜対象を搬送させながら成膜する場合に、落下したダストが、成膜対象側に戻って成膜対象に付着することを防止できる成膜装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、実施形態の成膜装置は、内部が減圧される処理容器と、前記処理容器内において成膜対象を搬送する搬送部と、前記成膜対象に対する成膜材料の供給源である成膜源と、搬送方向の前方から後方に向かって低くなり、前記処理容器内のダストを前記成膜対象より下方に落下させる複数の傾斜面を有し、前記搬送部により前記成膜対象の搬送方向に移動する排出部と、を有する。

前記排出部は、前記搬送部に着脱される部材であってもよい。前記排出部の下方に配設され、前記排出部から落下した膜を回収する回収部を有していてもよい。前記排出部と前記回収部との間に配設され、前記排出部から落下したダストを、前記回収部に落下させるガイド部を有していてもよい。

本発明によれば、複数の傾斜面によって、落下したダストが下方に落とされるので、成膜対象に付着することが防止され、製品の歩留まりの低下を防止できる。

実施形態における成膜装置の構成を模式的に示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 図２の排出部、回収部、ガイド部を示す拡大図

本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）として、成膜装置の一例を、図面を参照して具体的に説明する。この成膜装置は、処理容器内の減圧空間において、成膜源からの成膜材料を飛翔させて、成膜対象物の表面に成膜する装置である。なお、本発明は、かかる成膜装置による成膜製品の製造方法としても捉えることができる。

［第１の実施形態］
［構成］
図１及び図２に示す成膜装置１００は、スパッタリング装置である。スパッタリング装置は、処理容器１０内の減圧可能な処理室１１において、成膜対象であるワークＷを、成膜源４０に対向する位置で、スパッタリングにより成膜する装置である。ワークＷとしては、成膜対象面が１つの平面のみである平板状の他、複数の平面から成る多面体、単数又は複数の曲面を含む曲面体、曲面と平面を含む複合体等、種々の形状のものが適用可能である。

成膜装置１００は、処理容器１０、搬送部２０、排出部３０、成膜源４０、カバー５０、回収部６０、ガイド部７０を有する。

［処理容器］
処理容器１０は、内部に処理室１１を有する容器である。処理室１１は、気密性があり、減圧により内部を真空とすることができる空間である。例えば、図１に示すように、処理室１１は、円柱形状の密閉空間である。

処理容器１０は、図示はしないが、排気口、導入口を有する。排気口は、処理室１１と外部との間で気体の流通を確保して、排気を行うための開口である。排気口には、配管及び図示しないポンプ、バルブ等を有する排気部が接続されている。この排気部による排気処理により、処理室１１内は減圧される。

導入口は、処理室１１内における後述する成膜源４０の周囲に、スパッタガスを導入するための開口である。スパッタガスは、電力の印加により生じるプラズマにより、発生するイオン等を成膜材料に衝突させて叩き出された成膜材料を、成膜対象に堆積させるスパッタリングを実施するためのガスである。例えば、アルゴンガスは、スパッタガスとして用いることができる。

この導入口には、配管の他、スパッタガスのガス供給源、ポンプ、バルブ等を有するガス供給部が接続されている。このガス供給部によって、導入口からスパッタガスが導入される。導入口から導入されたスパッタガスは、配管によって、後述するカバー５０内におけるターゲット４１の周囲に導かれる。このように導入されたスパッタガスは、搬送部２０とカバー５０との隙間あるいはカバー５０に設けられる排気孔から処理室１１内に流れ、最終的に外部へ排気されている。

また、処理容器１０は、ロードロック部１２を有する。ロードロック部１２は、処理室１１の真空を維持した状態で、搬送手段によって外部から未処理のワークＷを処理室１１に搬入し、処理済みのワークＷを処理室１１の外部へ搬出する装置である。このロードロック部１２は、周知の構造のものを適用することができるため、説明を省略する。

［搬送部］
搬送部２０は、処理室１１内において成膜対象であるワークＷを搬送する構成部である。本実施形態の搬送部２０は、ワークＷを循環搬送させる装置である。搬送部２０におけるワークＷが移動する経路が、搬送路である。循環搬送は、ワークＷを無端状の移動経路で移動させることをいう。

この搬送部２０は、回転テーブル２１、保持部２２を有する。回転テーブル２１は、円形の板である。回転テーブル２１は、図示しないモータ等の駆動源によって、円の中心を軸として回転する。

保持部２２は、搬送部２０により搬送されるワークＷを保持する構成部である。この保持部２２によって、ワークＷは、回転テーブル２１上に、成膜対象となる面を上として位置決めされる。

保持部２２に保持されたワークＷは、回転テーブル２１の回転により、回転テーブル２１の周方向に円を描く軌跡で処理室１１内を移動する。このように、ワークＷが移動する軌跡がワークＷの搬送路であり、ワークＷの移動方向が搬送方向である。回転テーブル２１による移動の場合、搬送路は回転テーブル２１の同心円であり、搬送方向は回転テーブル２１の周方向である。

複数の保持部２２は、各ワークＷの姿勢を一定に保持する。また、複数の保持部２２は、円周等配位置に配設されている。例えば、各保持部２２は、回転テーブル２１の同心円の接線に平行な方向で、等間隔に設けられている。さらに、各保持部２２は、回転テーブル２１に対して着脱される部材である。

より具体的には、保持部２２は、各ワークＷにおける成膜対象となる面と、反対側の面及び縁部を保持する溝、穴、突起、治具、ホルダ、トレイ等である。ホルダ、トレイの場合、ホルダ、トレイとともにワークＷを搬入、搬出してもよい。静電チャック、メカチャック、粘着チャックによって、またはこれらと溝、穴、突起、治具、ホルダ、トレイ等の組み合わせによって保持部２２を構成することもできる。

トレイ、ホルダの場合、トレイ、ホルダを回転テーブル２１に保持する溝、穴、突起、治具、ホルダ、静電チャック、メカチャック、粘着チャック等の保持手段を設けてもよい。この場合、保持部２２は、トレイ及び保持手段又はホルダ及び保持手段を含む。

［排出部］
排出部３０は、図２及び図３に示すように、搬送方向の前方から後方に向かって低くなり、処理容器１０内のダストＤをワークＷより下方に落下させる複数の傾斜面３１ａを有し、搬送部２０により搬送方向に移動する構成部である。

より具体的には、図２及び図３に示すように、回転テーブル２１に形成された貫通穴に、搬送方向に対して傾斜した複数の平板状のプレート３１が、同じ高さで搬送方向に等間隔で配設されている。プレート３１の一方の傾斜面３１ａは、鉛直下向きであり、且つ搬送方向の前方から後方に向かって低くなる面である。また、プレート３１の他方の傾斜面３１ｂは、鉛直上向きの面である。隣接する傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂは、間隔を空けて対向している。

排出部３０は、搬送部２０に搬送されるワークＷの周囲に設けられている。例えば、図２に示すように、プレート３１が、回転テーブル２１における各保持部２２の周囲に設けられている。また、排出部３０は、搬送部２０から着脱される部材として構成されている。

さらに、排出部３０は、保持部２２に設けられている。例えば、保持部２２を回転テーブル２１から着脱可能なホルダ、トレイとして構成して、このホルダ、トレイの周囲にプレート３１を設け、ホルダ、トレイとともに、プレート３１を回転テーブル２１から着脱する構成とする。

［成膜源］
成膜源４０は、ワークＷに対する成膜材料の供給源である。成膜材料は、スパッタリングによりワークＷに堆積されて膜となる材料である。成膜源４０は、ターゲット４１を有する。ターゲット４１は、ワークＷに堆積されて膜となる成膜材料によって形成され、搬送路に離隔して対向する位置に設けられている。成膜材料は、例えば、チタン、シリコンなどを使用できる。但し、スパッタリングにより成膜される材料であれば、周知のあらゆる材料を適用可能である。

ターゲット４１は、図１及び図２に示すように、例えば、円柱形状である。但し、長円柱形状、角柱形状等、他の形状であってもよい。このようなターゲット４１は、処理容器１０の上蓋に、周方向に複数設けられている。各ターゲット４１の底面側は、搬送部２０により移動するワークＷに、離隔して対向する。

また、成膜源４０は、図示はしないが、バッキングプレート、導電部材、電源を有する。バッキングプレートは、ターゲット４１を保持する部材である。導電部材は、処理容器１０の外部からターゲット４１に電力を印加するための導電性の部材である。なお、成膜源４０には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが適宜具備されている。

電源は、ターゲット４１に電力を印加することにより、スパッタガスをプラズマ化させ、成膜材料を、ワークＷに堆積させる構成部である。電源は、例えば、高電圧を印加するＤＣ電源である。なお、高周波スパッタを行う装置の場合には、ＲＦ電源とすることもできる。

なお、ターゲット４１の材料が、ターゲット４１に対向する位置を通過するワークＷに膜として堆積する領域を、成膜領域とする。

さらに、本実施形態の成膜装置１００は、膜処理部１３を有する。この膜処理部１３は、処理容器１０の上蓋に設けられ、ワークＷに形成された膜に対して、エッチング、酸化又は窒化等の膜処理を行う構成部である。この膜処理部１３は、周知の構造のものを適用することができるため、説明を省略する。

［カバー］
成膜源４０の周囲には、図２に示すように、カバー５０が設置されている。カバー５０は、例えば、処理室１１の天井に設けられ、ターゲット４１を囲む円筒形の壁である。カバー５０は、スパッタガスが処理室１１内に拡散することを抑制できる。この場合、成膜領域は、カバー５０の外部に拡大することが抑制される。カバー５０の内壁面は、成膜源４０からの成膜材料により成膜される壁面のうちの一つである。この壁面から落下した膜がダストＤとなる。なお、成膜材料により成膜される面は、カバー５０の内壁には限らず、処理容器１０の内壁、回転テーブル２１、保持部２２、排出部３０等も成膜される。

［回収部］
回収部６０は、処理室１１内における排出部３０の通過位置の下方に配設され、排出部３０から落下したダストＤを回収する構成部である。回収部６０は、例えば、静電チャックとすることができる。但し、バキュームチャック、粘着シート等、落下したダストＤを捕捉できる装置、部材であればよい。回収部６０は、処理室１１から着脱することができる。回収部６０は、処理室１１内における排出部３０の通過位置の下方であれば、どの位置に配置してもよく、その数、大きさは限定されない。例えば、回収部６０のダストＤを捕捉できる面を、カバー５０の下部の開口面積と同程度として、その開口の直下、つまり、ダストＤの剥離が起きやすい成膜源４０の直下に配置すると、大半のダストＤを捕捉できるので良い。さらに、ダストＤを捕捉できる面を、カバー５０の開口断面より大きいものとすれば、より多くのダストＤを捕捉できるので良い。ダストＤの落下し易い位置に応じて、回収部６０を、成膜源４０と同心に配置しても、偏心して配置してもよい。回収部６０は、排出部３０の通過時に、平面視してカバー５０の開口内に収まる位置でもよいし、一部が外にはみ出る位置でもよい。

［ガイド部］
ガイド部７０は、処理室１１内における排出部３０の通過位置と回収部６０との間で回収部６０の直上に配設され、排出部３０から落下したダストＤを、回収部６０に落下させる構成部である。このガイド部７０は、例えば、搬送方向に対して傾斜した複数の平板状のプレート７１が、同じ高さで搬送方向に等間隔で配設されている。プレート７１の一方の傾斜面７１ａは、鉛直下向きであり、且つ搬送方向の後方から前方に向かって低くなる面である。また、プレート７１の他方の傾斜面７１ｂは、鉛直上向きの面である。つまり、ガイド部７０の傾斜面７１ａ、７１ｂの傾斜方向は、排出部３０の傾斜面３１ａ、３１ｂとは逆方向となっている。隣接する傾斜面７１ａ、７１ｂは、間隔を空けて対向している。ガイド部７０は、処理室１１から着脱することができる。

［作用］
［成膜処理］
以上のような本実施形態による成膜処理を、図１及び図２を参照して、以下に説明する。まず、ロードロック部１２の搬送手段により、成膜処理すべきワークＷを、処理容器１０内の処理室１１に順次搬入する。回転テーブル２１は、空の保持部２２を、順次、ロードロック部１２からの搬入箇所に移動させる。保持部２２は、搬送手段により搬入されたワークＷを、それぞれ個別に保持する。このようにして、複数のワークＷが、回転テーブル２１上に載置される。

排気部は、処理室１１を排気して減圧することにより真空にする。ガス供給部は、スパッタガスを、ターゲット４１の周囲に供給する。回転テーブル２１が回転して、所定の回転速度に達する。これにより、保持部２２に保持されたワークＷは、搬送路上を円を描く軌跡で移動して、成膜源４０及び膜処理部１３に対向する位置を通過する。

電源部は、ターゲット４１に電力を印加する。これにより、ターゲット４１の周囲のスパッタガスがプラズマ化する。プラズマにより発生したイオンはターゲット４１に衝突して、図２の点線矢印に示すように、成膜材料の粒子を飛ばす。これにより、カバー５０に覆われた成膜領域を通過するワークＷの表面に、成膜材料の粒子が堆積されて、膜が生成される。例えば、チタン又はシリコンの膜が形成される。

さらに、回転テーブル２１が膜処理部１３を通過する際に、ワークＷに形成された膜に対して、エッチング等の膜処理が行われる。このような処理が回転テーブル２１の回転に従って繰り返し行われ、所望の薄膜が形成されたワークＷは、ロードロック部１２から処理容器１０外へ搬出される。

［ダストの排出処理］
以上のように成膜処理を行うと、成膜材料がカバー５０内に飛散して浮遊する。このような成膜材料は、図２に示すように、カバー５０内の壁面に付着し、堆積することにより膜Ｍとなる。膜Ｍが厚くなると、上記のように膜剥離が発生する。剥離した膜ＭはダストＤとなって浮遊し、下方に落下する。

但し、本実施形態においては、上記のように、排出部３０が設けられている。排出部３０における傾斜面３１ａは、図３に示すように、鉛直下向きであり、処理室１１内を落下するダストＤに衝突して、ワークＷより下方に落下させる。つまり、成膜領域から落下したダストＤは、搬送方向の前方から傾斜面３１ａと傾斜面３１ｂとの間に入って来て、傾斜面３１ａ及び傾斜面３１ｂにより弾かれて、下方に移動する。

そして、落下したダストＤは、ガイド部７０によって、回収部６０に落下する。つまり、ダストＤは、回転移動する傾斜面３１ａ、傾斜面３１ｂの間に入って、弾かれることにより下方に移動して、さらに回収部６０の直上に固定された傾斜面７１ａ、傾斜面７１ｂの間を通ってガイドされ、回収部６０に排出される。

回収部６０は、落下してきたダストＤを捕捉する。つまり、ダストＤは、静電チャック、バキュームチャック、粘着シート等に付着されて回収される。

ワークＷとともに成膜領域を通過する保持部２２、排出部３０も、その表面には膜Ｍが形成される。また、排出部３０、回収部６０、ガイド部７０には、ダストＤが付着する。このため、保持部２２とともに排出部３０を取り外して洗浄する。また、回収部６０及びガイド部７０も取り外して、洗浄する。

［効果］
以上のような本実施形態の成膜装置１００は、内部が減圧される処理容器１０と、処理容器１０内においてワークＷを搬送する搬送部２０と、ワークＷに対する成膜材料の供給源である成膜源４０と、搬送方向の前方から後方に向かって低くなり、処理容器１０内のダストＤをワークＷより下方に落下させる複数の傾斜面３１ａを有し、搬送部２０によりワークＷの搬送方向に移動する排出部３０と、を有する。

このため、処理室１１の内部に膜Ｍが剥離したダストＤの落とし込み構造が形成され、ダストＤは、傾斜面３１ａによりワークＷよりも下方に落下するので、ワークＷに向かうことが防止される。従って、ダストＤがワークＷに付着する可能性を低減することができ、成膜品質が向上する。

また、傾斜面３１ａは複数あるため、多くのダストＤを落下させることができる。複数の隣接する傾斜面３１ａが、平面視方向で重複する部分を有していれば、この重複部分により、ダストＤの浮上が防止される。さらに、搬送部２０の回転とともに移動する傾斜面３１ａによって、ダストＤは下方に弾かれるので、ダストＤを確実に下方に落下させることができる。

排出部３０の移動を、搬送部２０の回転によって行うので、別途移動手段を設ける必要がなく、構成を簡素にすることができる。また、排出部３０は、搬送部２０に着脱される部材である。このため、搬送部２０から取り外して、清掃、交換することにより、清浄を維持できる。さらに、ワークＷの周囲のスペースを有効利用することにより、装置の大型化を防いでいる。

［他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明は、上記のような排出部により構成された排出装置として捉えることもできる。排出部を、搬出部の広範囲に設けることもできる。つまり、各成膜対象又は各保持部毎に別個に排出部を形成するのではなく、複数の成膜対象又は複数の保持部に亘る広範囲な排出部を設けてもよい。例えば、回転テーブルにおけるワーク又は保持部を含む回転テーブルの同心円内の全面に、排出部を設けてもよい。これにより、落下したダストをより広範囲に捉えることができる。但し、この場合、傾斜面を搬送方向の前方から後方に向かって低くなるようにするために、複数のプレートを回転テーブルの回転中心から放射状に配設することが好ましい。また、例えば、排出部を搬送部に着脱される構成ではなく、固定された構成とすることも可能である。例えば、回転テーブルに斜めのスリット孔を複数形成して、スリット孔の内側面を、傾斜面とすることもできる。排出部の傾斜面の角度を変更できる構成としてもよい。但し、角度を固定とした方が、構成が簡素であって故障や劣化を防ぐことができるとともに、洗浄も容易である。また、保持部とともにではなく、排出部が独立に搬送部から着脱できる構成としてもよい。

ガイド部の構成は、排出部からのダストを、回収部に移動させることができればよい。このため、ガイド部を搬送部の下部の全体に設けて、落下したダストをより広範囲に捉えることができるようにしてもよい。また、傾斜したプレートではなく、垂直方向のスリットでもよい。また、排出部の下方に、垂直又はテーパ状の穴を有する部材であってもよい。

ガイド部と回収部の平面視した位置又は大きさは一致していても、ずれがあってもよい。ガイド部を、回収部の一部のみに対応して設けてもよい。例えば、ダストＤが飛散し易い箇所のみに、ガイド部を設けてもよい。さらに、ガイド部は必ずしも設けなくてもよい。つまり、ガイド部を一部又は全部省略して、傾斜面によって下方に落下したダストを回収部が直接捕捉する構成とすることも可能である。さらに、傾斜面により下方に落下したダストを排出し、成膜対象側への戻りを防止できれば、回収部を省略することも可能である。

排出部、ガイド部の材質は、特定のものには限定されない。例えば、保持部や回転テーブルと同様のステンレスやアルミニウム等の金属でもよい。ダストが付着し難いように、傾斜面に円滑化処理を施してもよい。排出部、ガイド部の傾斜面は、平面であっても、曲面であってもよい。

カバーの形状は、上記の形状には限定されない。図２に示したような折り込部分はなくてもよい。カバー自体が存在しな成膜装置であってもよい。

さらに、本発明は、成膜室内で成膜材料を飛散させて成膜対象に成膜する成膜装置に広く適用可能である。例えば、蒸着装置にも適用可能である。成膜対象の材質や形状も特定のものには限定されない。本発明は、各種成膜対象を成膜して成膜製品を製造する成膜装置及び成膜製品の製造方法として捉えることができる。

１０ 処理容器
１１ 処理室
１２ ロードロック部
１３ 膜処理部
２０ 搬送部
２１ 回転テーブル
２２ 保持部
３０ 排出部
３１、７１ プレート
３１ａ、３１ｂ、７１ａ、７１ｂ 傾斜面
４０ 成膜源
４１ ターゲット
５０ カバー
６０ 回収部
７０ ガイド部
１００ 成膜装置
Ｄ ダスト
Ｍ 膜
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 内部が減圧される処理容器と、
   前記処理容器内において成膜対象を搬送する搬送部と、
   前記成膜対象に対する成膜材料の供給源である成膜源と、
   搬送方向の前方から後方に向かって低くなり、前記処理容器内のダストを前記成膜対象より下方に落下させる複数の傾斜面を有し、前記搬送部により前記成膜対象の搬送方向に移動する排出部と、
   を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記排出部は、前記搬送部に着脱される部材であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記搬送部は、前記成膜対象を保持する保持部を有し、
   前記排出部は、前記保持部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 前記排出部の下方に配設され、前記排出部から落下した膜を回収する回収部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
5. 前記排出部と前記回収部との間に配設され、前記排出部から落下した膜を、前記回収部に落下させるガイド部を有することを特徴とする請求項４記載の成膜装置。

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